升级版“基因魔剪”可让植物不长花瓣

• 2022-04-06 05:35:30 来源：科技日报

科技日报记者 刘霞

德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）科学家在最新一期《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们对现有的CRISPR/Cas分子“剪刀”进行了优化，开发出针对植物的CRISPR-Kill技术。借助该技术，他们可剪除植物特定的细胞类型——如花瓣或次生根等，从而阻止植物在发育过程中形成这些器官。这项研究可应用于医学和农业领域，也能帮助科学家们更深入地理解植物的发育机制。

通过切割45S rDNA重复序列，Crispr-kill介导实验消除了拟南芥的花组织。 图片来源：《自然·通讯》网站相关论文

CRISPR/Cas是一种分子剪刀，可特异性地识别和切割DNA序列。借助该技术，科学家们可以修改植物的遗传信息，使植物能更好地应对害虫、疾病或极端气候的侵袭。KIT分子生物学家霍尔格·普希塔教授等人也利用CRISPR/Cas技术插入、交换或组合植物的基因，以提高植物对疾病和环境影响的抵抗力。

普希塔说：“我们已经研究植物用分子剪刀技术30年了。一开始，我们用它们来修饰单个基因。两年前，我们首次用其重组植物完整的染色体。现在，我们优化了这种方法，开发出CRISPR-Kill，并用其到达全新的水平：消除某些植物的细胞类型，阻止形成特定的植物器官。”

在最新研究中，普希塔等人针对模型植物拟南芥的次生根和花瓣开展了相关研究。他们解释说：“这些都是生物学领域的经典例子。我们知道基因程序和细胞类型对这些植物器官的形成非常重要。用CRISPR-Kill清除这些细胞后，植株不再形成任何花瓣或次生根，而对照植株则正常生长。”

而且，与其他使用细胞毒素或激光辐射消除细胞的方法不同，CRISPR-Kill可在基因组内进行多次切割。普契塔说：“在此之前，CRISPR/Cas只能针对一个位置，切割一到两次以修改基因或染色体。现在，我们重新编程了分子剪刀，可针对基因组中经常遇到的、对细胞生存至关重要的序列的相应细胞类型，同时进行许多切割，使细胞无法修复，最终死亡。”

研究人员表示：“通过研究某一种细胞类型被消除时会发生什么，我们可更多地了解植物的发育过程。未来，我们可以借助这项技术，让植物无法形成产生毒素的细胞，从而让食品生产和制药领域受益。此外，该技术还可以对多细胞生物的组织进行特殊修饰。”

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